生物除臭技術(shù)在污水處理廠中的應(yīng)用

王國勝

（合肥禎祥污水處理有限公司，安徽 合肥 230088）

近年來我國污水處理能力顯著提高，但污水處理過程中產(chǎn)生的惡臭氣體對環(huán)境的影響同樣不容忽視，生物除臭技術(shù)利用微生物代謝活動降解惡臭物質(zhì)，其操作比較簡單、費用低、效率高，非常適合應(yīng)用于解決污水處理過程中產(chǎn)生的廢氣污染。

1 生物過濾法

微生物除臭的過程是：首先溶解臭味氣體，將其由氣相轉(zhuǎn)移到液相；然后液相中臭味成分被微生物吸附；最后進(jìn)入微生物細(xì)胞的臭味物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物所分解、利用，達(dá)到去除臭氣污染物質(zhì)的目的。生物過濾法處理惡臭氣體的機(jī)理是通過構(gòu)建微生物填料層，附著在填料上的微生物形成生物膜，當(dāng)惡臭廢氣從反應(yīng)器的底部進(jìn)入并通過填料層時，惡臭物質(zhì)會被吸附、吸收，并被微生物氧化，降解為無臭無害的物質(zhì)，然后利用噴淋液沖洗微生物填料層，將降解產(chǎn)物和脫落的生物膜清除，保證微生物填料層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，維持較好的除臭效果。常見的生物過濾除臭技術(shù)依據(jù)填料類型、噴淋液類型可分為土壤處理法、生物濾池法及生物滴濾池法[1]。

1.1 土壤處理法

土壤處理法是早期解決污水處理過程產(chǎn)生臭氣的方法之一，利用土壤中的土壤膠粒吸附難降解和難溶解的惡臭物質(zhì)，同時土壤中的細(xì)菌、霉菌、放線菌等能夠分解臭味物質(zhì)，將臭氣以較緩慢的速度通過約0.5 m深的土壤，臭氣被土壤顆粒吸附或溶解在土壤水溶液中，然后被氧化、降解，除去臭氣。土壤除臭系統(tǒng)包括污染場所密封系統(tǒng)、臭氣收集運送系統(tǒng)和土壤過濾系統(tǒng)，應(yīng)用土壤處理法要求土壤的質(zhì)地疏松、富含有機(jī)質(zhì)、保水性好，且土壤層越厚微生物越多，除臭效果越好。土壤除臭法的設(shè)備簡單、使用壽命長、維護(hù)方便，運行成本比較低，而且生物濾體為活性土壤介質(zhì)，在土壤之上可種植植物，無二次污染，但土壤濾層在一段時間后會板結(jié)，需要定期翻土或更換，許多污水處理廠都在應(yīng)用這種工藝進(jìn)行除臭。此外，在土壤中加入某種改良劑，如少量雞糞和珍珠巖后，可以提高對惡臭氣體的去除率。隨著生物除臭技術(shù)的不斷改進(jìn)，這種方法也可以用于難降解惡臭物質(zhì)的處理，如處理硫化氫氣體、甲醛、氨以及脂肪類碳?xì)浠衔锏取?/p>

1.2 生物濾池法

生物濾池法是基于土壤過濾法改良而來，將臭氣經(jīng)過加濕處理后通過濕潤多孔且含有大量微生物的濾層，吸附并分解臭味物質(zhì)，其中微生物固定附著在填料上，填料為微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，生物濾層的使用壽命可達(dá)到5年。生物濾池中的高效生物填料具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和透氣性能，可以保證經(jīng)過長時間的運行壓力損失基本保持不變，且臭味處理效率高，濕度保持性好。生物濾池將致臭污染物降解成二氧化碳和水，不會產(chǎn)生二次污染。最初的生物濾池以木屑、廢氣生物物質(zhì)為主要填料，用水作噴淋液，后經(jīng)過優(yōu)化將堆肥、樹皮等混合作為填料，其除臭效果雖得到一定程度的提高，但這種填料在生物濾池使用的過程中會被降解，導(dǎo)致填料層不穩(wěn)定，影響除臭效果。近年來，在生物濾池中常使用火山巖、活性炭等惰性物質(zhì)作為填料，其表面積更大，官能團(tuán)更多，對臭氣的吸附能力更強(qiáng)且更穩(wěn)定。

曝氣生物濾池是在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，融合給水濾池工藝而開發(fā)的污水處理技術(shù)，是廢水好氧生物處理的一種常見工藝，其優(yōu)點是能提高普通濾池的負(fù)荷能力，強(qiáng)化供氧能力，某廢水處理規(guī)模達(dá)2 500 t/d的啤酒廠應(yīng)用該技術(shù)處理污水，在有效除臭的同時保障廢水排放達(dá)標(biāo)，避免對水體富營養(yǎng)化污染。

1.3 生物滴濾池法

生物滴濾池法吸收了生物濾池的優(yōu)點，通過使用營養(yǎng)液輔助，增加濾層中的微生物量，其處理惡臭氣體的能力是相應(yīng)生物濾池的2～3倍，且采用無機(jī)填料，空隙率大、壓降小、抗水力負(fù)荷和沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)，且能通過調(diào)整循環(huán)營養(yǎng)液中的pH值和溫度控制濾池的條件。生物滴濾池常采用聚丙烯環(huán)、陶瓷顆粒、火山巖等惰性材料，填料的表面系數(shù)比較低，為氣體通過提供了更大的空間，減少了氣體通過填料時的壓力損失，避免由微生物生長和生物膜輸送引起的空間堵塞現(xiàn)象。其中填料不能為微生物提供營養(yǎng)，因此會設(shè)置添加營養(yǎng)液的裝置，也可以在噴淋液中加入營養(yǎng)物質(zhì)。在噴淋時采用短周期間歇噴淋，這樣除臭過程中的產(chǎn)物不容易積累。生物滴濾池的示意圖如圖 1 所示。

圖1 生物滴濾池示意圖

2 活性污泥曝氣法

活性污泥是微生物群體及其所依附的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的總稱，活性污泥曝氣法是將惡臭物質(zhì)通過曝氣的形式分散到活性污泥的混合液體底部，將臭氣溶解在混合液中，并利用其中懸浮的微生物降解惡臭物質(zhì)。這種方法可以和污水處理廠的活性污泥曝氣池并用，節(jié)約能源和污水處理成本，但需要控制空氣和污水的體積比，避免對活性污泥中的微生物產(chǎn)生不利影響。試驗數(shù)據(jù)表明采用活性污泥曝氣法，硫化氫氣體的去除率超過98%，甲、丁酮的去除率也超過95%。這種方法比較適用于處理臭氣濃度比較低、氧氣濃度較高的氣體。

3 生物吸收法

生物吸收法也稱生物洗滌法，多采用活性污泥的方法，先將惡臭成分轉(zhuǎn)移到水中，然后再將受污染的水進(jìn)行微生物處理。按氣液接觸方式分為兩種形式:曝氣式和洗滌式。曝氣式與污水處理廠的生物曝氣類似，只是用臭氣代替空氣注入活性污泥中，所用的設(shè)備通常是曝氣罐，該方法適用各種不同的惡臭氣體，效果較好，其去除率與活性污泥的濃度、pH值、DO以及曝氣強(qiáng)度有關(guān)。在部分污水處理場進(jìn)行的臭氣處理實驗結(jié)果表明:對于多種高濃度惡臭氣體，生物吸收法幾乎能夠完全去除臭味物質(zhì)。洗滌式生物吸收法是利用微生物、營養(yǎng)物質(zhì)和水組成的微生物吸收液來處理廢氣，此法適合吸收可溶性氣態(tài)物。吸收廢氣的微生物混合液再進(jìn)行好氧處理，去除液體中吸收的污染物，經(jīng)處理后的吸收液可以重復(fù)利用。在生物洗滌法中，微生物及其營養(yǎng)物配料存在于液體中，氣體中的污染物通過與懸浮液接觸后轉(zhuǎn)移到液體中被微生物降解，其典型的形式有噴淋塔、鼓泡塔和穿孔板塔等生物洗滌器。這種方法可以處理大量的臭氣，同時操作條件易于控制，占地面積較小，壓力損失也較小[2]。目前這種方法在實際應(yīng)用中有較寬的適用范圍，一些鑄造廠和印刷廠采用該法處理惡臭氣體都取得了很好的除臭效果，但這種方法設(shè)備所需費用高、操作復(fù)雜而且需要投加營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致其應(yīng)用受到了一定的限制。

4 源頭生物除臭技術(shù)

由于污水收集和輸送時污水的溶解氧含量很低，因此污水中的硫酸根離子和硝酸根離子被還原為硫化氫、氨氣等惡臭污染氣體，污水中的惡臭污染物濃度隨著污水中氧氣濃度降低而升高，在污水集中處理過程中不斷溢散到空氣中。因此減少污水處理系統(tǒng)入口處的惡臭氣體濃度，可以有效降低污水處理過程中惡臭污染物的排放量，從源頭提高除臭效率。因此誕生了活性污泥回流法，使流入二沉池的沉降活性污泥被重新抽升到曝氣池首端，與在曝氣池首端入流的廢水進(jìn)行混合，達(dá)到降解吸附有機(jī)物的目的。此外，還有氨氧化產(chǎn)物回流法，可以使硝酸根和亞硝酸根離子濃度較高的消化池出水回流到污水處理系統(tǒng)的入口，部分污水中的微生物消耗硫酸根和亞硫酸根將惡臭氣體轉(zhuǎn)化為氮、硫或弱臭物質(zhì)[3]。

5 結(jié)論

目前，許多污水處理廠都應(yīng)用生物除臭技術(shù)改善空氣污染問題，為廠區(qū)周圍的正常經(jīng)濟(jì)活動提供保障，同時保護(hù)了大氣環(huán)境，避免有害氣體危害廠區(qū)周邊居民的人身健康，促進(jìn)污水處理廠的可持續(xù)發(fā)展。